装配式建筑结构的设计优化

装配式建筑结构的设计优化

李彬 黄小邕

中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北 武汉 430010

摘要：随着现代科学技术在建筑领域的广泛应用，建筑行业得到了快速发展，建筑设计也呈现出多元化的趋势，其中就包括装配式建筑。不过装配式建筑与常规的建筑结构比较，工艺上有明显区别，因此使用合理的办法针对装配式建筑实施优化操作，有效减少工程预算已成为目前建筑领域重点关注的课题。作为传统建筑业与先进制造业跨界互动的建筑技术，装配式建筑改变了传统建筑的生产方式与性质，使得建筑如同搭积木一般，拥有节水、节能、节时、节材等优势。因此，应当重视装配式建筑结构的设计与优化。

关键词：装配式建筑；建筑结构；设计优化

引言

我国社会经济的快速发展为装配式建筑提供了良好的发展环境，装配式建筑逐渐扩大了应用范围，建筑类别随之增多，建筑行业也渐渐发生了变化。设计人员在装配式建筑设计时需要考虑的因素比较多，比如合理的确定结构形式和抗震等级、合理的选择预制构件连接节点、合理的拆分预制构件、合理的选择预制构件类型和材料、合理的进行预制构件设计等。是否合理的设计对工程造价、生产及安装效率甚至结构的安全性均有较大影响，广大设计人员在进行装配式设计时，应充分考虑所有因素，使设计经济、安全、合理。

1装配式建筑结构的设计的重要性

随着现代科学技术在建筑领域的广泛应用，建筑行业得到了快速发展，建筑设计也呈现出多元化的趋势，其中就包括装配式建筑。装配式建筑是指将建筑的部分或全部构件在工厂预制完成，运输到施工现场，通过可靠的连接方式组装而形成的建筑。装配式建筑技术最初的目的是希望通过科学的方式进行合理地规划建设流程，从而提高建设效率和质量，降低建设成本。区别于传统建筑，装配式建筑具有施工过程简单、结构安全性高、绿色环保、成本低等优势，这为装配式建筑的推广奠定了基础。然而，作为一种创新的建筑形式，装配式建筑在结构设计方面的要求也显著提升，相关结构设计要点更加明确，这对于装配式建筑整体质量与安全性的提升有着积极的影响。

2装配式建筑结构的优化

2.1提升装配式建筑结构设计水平，提高建筑结构设计方案的完整性

建筑结构设计师要想提高装配式建筑结构设计方案的完整性、可行性，需要不断提升设计能力和水平，确保可以在装配式结构设计期间合理规划建筑整体结构，将其划分成若干个装配个体，再对个体进行升级优化，多方面提高装配式建筑结构设计水准，提高装配式建筑物整体建造质量。建筑结构设计师要想保证结构设计方案的合理性、实用性，需要根据实际情况选择适宜的结构体系及建造模式，同时需要精细研究各个构件的图纸，确保专业的生产厂商所生产的成品构件与实际需求一致，降低出现设计失误的可能性。

2.2加强规划设计及要求

通常状态下，在进行装配式建筑物的整体结构的规划设计的进程中，相关工程设计人员需要应用合理的规划设计方案，正如上文提到的，可根据BIM相关技术实施工程的规划设计工作。一般来讲，建筑工程的主体结构设计不但需要保证整体结构的品质，还必须强化建筑物的各项相关功能，并且能够最大限度地控制相关工程的造价，保证各种资源的科学配比及使用，从而让装配式建筑工程的总体经济效益获得显著的提高，并且还能够推动装配式建筑结构规划设计总体方案的优化及改进。

2.3实现资源消耗的减少，增加资源的实际使用效率

装配式建筑的组装结构主要由预制构件拼接而成，然而，预制构件的生产过程是利用特定模具在生产线通过机器以一种流水作业的形式生产而成。由机器以及模具完全代替传统的手工作业，在使用上可以达到重复循环的效果，工厂中具有明细的工人分工制度，这样可以最大化的减少资源方面的消耗，使以工人为主的现场操作形式转变为机器设备自动化为主的作业形式，实现了生产效率的大幅度提高，在材料以及人工消耗方面有着极大地节约。

3装配式建筑结构的设计

3.1装配式建筑电源系统设计

相关工程技术人员在装配式建筑物供电网络规划设计时期，必须注重电源系统优化设计，掌握指挥中心内所需囊括的相关用电设备，与此同时还必须明确有关装配式建筑物电器装备的作用，了解装配式建筑物电源监视装置的性能配置状况，掌握相关装配式建筑内部全部的电源系统，并且搜索相关装备工作时监视的有关重要数据信息，依据有关施工作业企业针对装配式建筑物供电系统提出的技术要求，在装配式建筑相关电源管控参数信息下明确远距离监控装置的构造规划设计及有关参数信息，确定远距离监控装置相关特性，掌握装配式建筑物用电装备及备用供电电源的运行状况，与此同时必须需要保证控制中心能够操纵后台系统输出过电压、欠电压、缺相位、过电流及配电中断等等警报参数信号信息。依据建筑工程施工现场需要及相关的用电比率，同时完成用电的成本把控工作。

3.2剪力墙结构体系设计

剪力墙结构应用比较广泛，多用于住宅类建筑工程项目建造中，这种结构体系具有明显的优势，如技术成熟、应用范围广、满足使用需求、结构质量良好等。设计师需要根据住宅类建筑工程项目实际情况选择适宜的模式，通常情况下，有两种备选模式，分别为半预制模式、全预制模式。设计师要想保证装配式建筑剪力墙结构的稳定性和抗震性，需要科学设计承重墙，尤其是两侧山墙的抗侧力；严格控制钢筋的强度与直径；随时注意施工现场情况，保证各个构件的连接更加紧密，有效避免出现钢筋变形的情况。

3.3针对建筑结构进行抗震设计

在我国建筑结构中，对于抗震设计而言，其传统理念始终秉持“强节点弱构件”以及“以刚克刚”，相比于传统形式的现浇建筑，装配式建筑中的构件，无论在组件还是性能方面都存在较大的差距，盲目的追求以及质疑与现浇相同的抗震性能，对于装配式建筑而言，不利于其健康发展。所以，在装配式建筑中针对连接点结构进行抗震设计时，应尝试突破传统现浇结构的理念限制，在装配式建筑中加强研发以及应用减震隔震方面的新技术力度，有效挖掘在装配式建筑中有着较强适应性的抗震体系，实现抗震设计的优化。

3.4框架结构体系设计

框架结构体系仅限于应用大空间建筑，如商场、展厅、博物馆等，这种结构体系具有明显的优势，如成品构件质地较轻、抗震性能好、长途运输比较便捷、结构比较稳定。因为装配式建筑所使用的框架均是由专业工厂成批成套生产的成品，所以部分框架成品可以直接运输到施工场地，如叠合板、合梁。当部分成品框架进入施工场地之后，安装人员需要通过多种方式对其进行处理。只有保质保量地完成对部分框架成品的处理，才能进行下一阶段的设计工作。

结束语

装配式建筑结构设计要注重构造节点的设计，这是因为传统建筑结构设计往往会将重心放在建筑结构的连接功能，而忽视相关的结构节点的设计与优化。在这样的工程背景下，应当结合装配式建筑对于内力要求满足、抗震要求满足等工程条件，考虑地震荷载、构件塑性时局部稳定、节点构造安装与调整的便利性等条件，对构造节点进行个性化设计，进而提高装配式结构的抗震性能，满足建筑物防水防震的要求。

参考文献

[1]秦鸿波.装配式建筑外墙防水技术应用研究[J].中国建材科技，2021（01）：100-102.

[2]孙鹏.装配式建筑工程施工过程中BIM技术应用实践[J].长江技术经济，2021（S1）：31-33.

[3]艾菲玛·艾合塔木,陈国新,翟新铭.装配式混凝土结构设计方法研究[J].四川建筑科学研究,2020(2):63-68.